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在太空中捏爆氣球會(huì)怎樣?

時(shí)間:2017年02月22日 信息來源:環(huán)球網(wǎng) 點(diǎn)擊:7959 字體:

無論你是一位資深的天文學(xué)家還是一個(gè)仰望星空的孩子,太空深深吸引著每個(gè)凝望它的的人,也激勵(lì)著人們?nèi)ハ胂竽抢飼?huì)發(fā)生什么。比如,一個(gè)核彈在太空爆炸會(huì)發(fā)生什么?人沒有航空服能生存多久?或者——在太空捏爆一個(gè)氣球會(huì)發(fā)生什么?

  也許最后一個(gè)問題不會(huì)引起所有人的注意,但是對(duì)于足夠喜歡物理(至少喜歡氣球大聲爆炸的人)來說,這篇文章可能會(huì)讓你很感興趣。那么,在這無盡的黑暗中捏爆一個(gè)氣球到底會(huì)怎樣呢?簡(jiǎn)單來說:由于外部空氣壓力缺失,氣球將會(huì)持續(xù)膨脹,然后自己爆開!

真空中的氣壓

  這個(gè)問題有趣的不是你在太空捏爆氣球會(huì)發(fā)生什么,而是你能不能做到“捏爆它”這件事。在地球上你給一個(gè)氣球吹氣,氣球內(nèi)的空氣壓力要比外界壓力高,就是這些壓力稍高的氣體把氣球撐起來。然后隨著越來越多的空氣進(jìn)入到這個(gè)有限的空間,空氣分子之間相互碰撞的次數(shù)增多,產(chǎn)生更多壓力,使氣球外壁膨脹起來。

  在地球上,當(dāng)你把氣球吹到一定程度它會(huì)爆炸,因?yàn)槿槟z有彈性極限,最終會(huì)被里面的空氣脹破。這時(shí)候氣球就會(huì)在你面前爆炸,聲音足夠吵醒你的鄰居。

  但是,在太空沒有外部氣壓,當(dāng)你往氣球里吹氣時(shí),除了氣球的橡膠表面之外,沒有任何東西壓制住球內(nèi)的空氣,然后這些空氣分子就會(huì)以極快的速率膨脹,很快就會(huì)超過橡膠分子的彈性極限,導(dǎo)致氣球爆炸。

  事實(shí)上,一旦你把一個(gè)充氣的氣球從太空艙中拿出來,球內(nèi)的空氣擴(kuò)張至爆炸的時(shí)間不會(huì)超過一秒,空氣分子會(huì)以音速或略快于音速的速度移動(dòng),一旦氣球爆炸,這些分子移動(dòng)速度才會(huì)減小,之后以恒速在真空中移動(dòng),直到撞到另一個(gè)分子之后減速或改變路徑。橡膠氣球的碎片同樣會(huì)從爆炸點(diǎn)沿橡膠中第一斷裂的相反方向直線飛出。綜上所述,問題不是你是否能在太空捏爆一個(gè)氣球,而是在物理學(xué)和空氣壓力之前,你是否還擁有這樣的機(jī)會(huì)。

  令人興奮的爆炸是怎樣的?

  大多數(shù)人用針來扎爆氣球聽令人興奮的響聲,要么就是在生日聚會(huì)上喚醒睡著的小孩,或者是在學(xué)校舞會(huì)上嚇唬女伴。但是,在太空,當(dāng)空氣分子沖向太空邊緣的時(shí)候你還會(huì)聽到爆炸聲嗎?——很遺憾,并不會(huì)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中并沒有爆炸聲。因?yàn)槁曇舻膫鞑バ枰橘|(zhì),在地球上傳播介質(zhì)通常是空氣或水,但是在太空這兩種都沒有。

  在地球上看一個(gè)氣球,似乎是無害的、穩(wěn)定的,但其實(shí)氣球中的空氣分子在拼命逃離其中。所以,你用針扎破氣球時(shí),空氣分子是以聲速或高于聲速的速度向外膨脹!這股空氣會(huì)以壓力波的形式吹過我們的耳朵,所以我們的會(huì)感知到爆炸聲,就像一個(gè)噴氣機(jī)通過你的頭上方的聲障那樣可怕的爆炸聲。在太空中,空氣分子仍然向外膨脹,但是因?yàn)檎婵窄h(huán)境,沒有“音障”可打破,因此它將是一個(gè)完全沉默的爆炸。




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